太古の昔から、人間は宇宙がどうなるかについての答えを探し求めてきました。しかし、科学革命によって、支配的な理論が本質的に経験的であったのは、過去数世紀以内のことです。天文学者や物理学者が太陽、惑星、宇宙がどのように始まったかについて、証拠に基づいた説明を作成し始めたのは、16世紀から18世紀のこの時期でした。
太陽系の形成に関しては、最も広く受け入れられている見解は星雲仮説として知られています。本質的に、この理論は、太陽、惑星、および太陽系内の他のすべてのオブジェクトが数十億年前の漠然とした物質から形成されたと述べています。もともと太陽系の起源を説明するために提案されたこの理論は、すべての星系がどのようになるかについて広く受け入れられた見方になるようになりました。
星雲仮説：
この理論によれば、太陽と私たちの太陽系のすべての惑星は、分子ガスと塵の巨大な雲として始まりました。その後、約45億7,000万年前、何かが起こって雲が崩壊しました。これは通過する星、または超新星からの衝撃波の結果であった可能性がありますが、最終結果は雲の中心での重力崩壊でした。
この崩壊から、ほこりとガスのポケットがより密集した地域に集まり始めました。密度の高い領域がますます問題を引き込むにつれて、運動量の保存により回転が始まり、圧力の増加により加熱されました。ほとんどの素材は中央のボールになり、残りの部分は円盤状に平らになり、円で囲まれていました。中央のボールが太陽を形成している間、残りの材料は原始惑星系円盤を形成します。
この円盤からの降着によって形成された惑星は、塵とガスが一緒に引き寄せられ、合体して、これまでになく大きな物体を形成しました。沸点が高いため、金属とケイ酸塩だけが太陽に近い固体の形で存在でき、これらは最終的に水星、金星、地球、火星の地球型惑星を形成します。金属元素は太陽系星雲のごく一部を構成するだけだったので、地球型惑星は非常に大きく成長することはできませんでした。
対照的に、巨大な惑星（木星、土星、天王星、海王星）は、火星と木星の軌道の間の点を超えて形成されました。これらの惑星を形成した氷は、地球の内部惑星を形成した金属やケイ酸塩よりも豊富で、水素とヘリウムの大きな大気を捕獲するのに十分なほど大きく成長することができました。小惑星帯、カイパーベルト、オールトクラウドなどの領域に集まる惑星にはならなかった残りの残骸。
5,000万年以内に、原始星の中心にある水素の圧力と密度は、熱核融合を開始するのに十分な大きさになりました。静水圧平衡が達成されるまで、温度、反応速度、圧力、および密度が増加した。この時点で、太陽は主系列星になりました。太陽からの太陽風が太陽圏を作り出し、残りのガスとダストを原始惑星系円盤から星間空間に押し流して、惑星形成プロセスを終了させました。
星雲仮説の歴史：
太陽系が星雲に由来するという考えは、1734年にスウェーデンの科学者と神学者のEmanual Swedenborgによって最初に提案されました。スヴェーデンボリの研究に精通していたイマニュエルカントは、理論をさらに発展させ、彼の中で発表しました。 普遍的な自然史と天の理論（1755）。この論文では、ガス状の雲（星雲）がゆっくりと回転し、重力により徐々に崩壊して平らになり、星や惑星を形成すると主張しました。
同様の、しかしより小さくより詳細なモデルが、ピエール・シモン・ラプラスの論文で提案されました 展示会du system du モンド （世界のシステムの解説）、彼は1796年にリリースしました。ラプラスは、太陽はもともと太陽系全体に広がった高温の大気を持ち、この「原始星雲」は冷えて収縮したと理論化しました。雲がより急速に回転するにつれて、最終的に凝縮して惑星を形成する物質を放出しました。
ラプラシアン星雲モデルは19世紀に広く受け入れられましたが、かなり明確な問題がいくつかありました。主な問題は、太陽と惑星の間の角運動量分布であり、星雲モデルでは説明できませんでした。さらに、スコットランドの科学者であるジェームズクラークマクスウェル（1831〜1879）は、リングの内側と外側の部分の回転速度が異なると、物質の凝縮が不可能になると主張しました。
また、天文学者のデイビッドブリュースター卿（1781 – 1868）も拒否しました。
「星雲理論を信じる人々は、私たちの地球が太陽物質から投げ出されたリングから固体物質とその大気を導き出し、それがその後固体テラリウム球体に収縮し、そこから月が同じ惑星から放出されたと確信していると考えていますプロセス…[そのようなビューの下で]月は地球の水と空中の部分から水と空気を運び去り、大気を持っている必要があります。」
20世紀初頭までに、ラプラシアンモデルは支持を失い、科学者は新しい理論を模索するようになりました。ただし、星雲仮説の現代で最も広く受け入れられている変種、太陽星雲ディスクモデル（SNDM）が登場したのは1970年代まででした。これの功績はソビエトの天文学者ビクター・サフロノフと彼の本にあります 原始惑星雲の進化と地球と惑星の形成 (1972). この本では、惑星形成プロセスのほとんどすべての主要な問題が定式化され、多くが解決されました。
たとえば、SNDMモデルは、若い恒星天体の周りの降着円盤の外観の説明に成功しています。さまざまなシミュレーションにより、これらの円盤内の物質の付着がいくつかの地球サイズの物体の形成につながることも実証されています。このように、地球型惑星の起源は今やほとんど解決された問題であると考えられています。
SNDMはもともと太陽系にのみ適用されていましたが、その後理論家によって宇宙全体で機能していると考えられ、銀河全体で発見された多くの太陽系外惑星の形成を説明するために使用されました。
問題：
星雲理論は広く受け入れられていますが、天文学者が解決できなかった問題がまだあります。たとえば、軸が傾いているという問題があります。星雲理論によれば、星の周りのすべての惑星は、黄道に対して同じように傾けられるべきです。しかし、私たちが学んだように、内側の惑星と外側の惑星は根本的に異なる軸傾斜を持っています。
内側の惑星はほぼ0度の傾斜の範囲ですが、他の惑星（地球や火星など）は大幅に傾斜しています（それぞれ23.4°および25°）。外側の惑星の傾斜は、木星の小さな傾斜3.13°から土星および海王星の傾斜までです。顕著な傾き（26.73°および28.32°）、天王星の極端な97.77°の傾き、その極は常に太陽の方を向いています。
また、太陽系外惑星の研究により、科学者は星雲仮説に疑問を投げかける不規則性に気づくことができました。これらの不規則性のいくつかは、ほんの数日の期間で星に接近して周回する「熱い木星」の存在に関係しています。天文学者たちはこれらの問題のいくつかを説明するために星雲仮説を調整しましたが、まだすべての遠方の問題に対処していません。
悲しいかな、それは答えるのが最も難しい起源に関係している質問です。十分な説明があると思ったとき、説明できない問題が残っています。しかし、現在の星と惑星の形成モデルと宇宙の誕生の間には、長い道のりがありました。近隣の星系についてさらに学び、より多くの宇宙を探索するにつれて、私たちのモデルはさらに成熟する可能性があります。
私たちは、ここスペースマガジンで太陽系に関する多くの記事を書きました。これが太陽系です、私たちの太陽系はリトルバンから始まりましたか？そして太陽系の前に何があったのですか？
詳細については、太陽系の起源と太陽と惑星の形成方法を確認してください。
天文学キャストは、主題についてのエピソードも持っています–エピソード12：ベビースターはどこから来るのですか？
